1、毕业论文文献综述海洋生物资源与环境鲈鱼PEPCK的研究及其应用摘要磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PEPCK是糖异生途径的关键酶，它可催化乙酰辅酶A转化为烯醇式丙酮酸。其活性主要存在于肝、肾皮质、脂肪组织、空肠和乳腺等组织。PEPCK作为参与糖代谢和脂代谢的重要酶类，从50多年前发现至今其研究一直受到人们的重视。本文就鲈鱼体内PEPCK的研究现状进行了综述，并提出了该研究的应用前景，以期为进一步研究该基因在糖代谢、脂肪代谢中的功能和鲈鱼的养殖问题奠定基础。关键词PEPCK；鲈鱼；酶类鲈鱼LATEOLABRAXJAPONICUS，也叫海鲈、花鲈、七星鲈，属于鲈形目，是一种广盐性的食肉食性鱼类，也是我国海水
2、网箱养殖的重要鱼类之一。它肉质鲜美，为鱼中上品，深受广大群众的喜爱，具有很高的经济价值。由于天然水域的鲈鱼资源日益减少，而市场需求不断增加，人工养殖鲈鱼已在一些地区得到推广。野生鲈鱼是以活鱼为主食的凶猛肉食性鱼类，而人工繁殖的鱼苗经驯化后可摄食人工饲料。目前人工饲料中粗蛋白含量较高。由于饲料中添加碳水化合物作为能量来源可以减少饲料中蛋白质的用量，从而减少氮的排放，减轻养殖水体富营养化的程度，在水产养殖中受到很大重视。为此研究鲈鱼体内重要的糖代谢相关酶，并探讨鲈鱼对饲料中碳水化合物忍受或适应程度，可提供肉食性鱼类糖代谢特性的基础资料，同时也可为今后饲料中添加适宜碳水化合物取代部分蛋白质提供可行性
3、依据。1PEPCK及其在鱼类中的研究现状11PEPCK磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PHOSPHOENOLPYRUVATECARBOXYKINASE，PEPCK，EC41132催化草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸，是糖异生途径的第1个限速酶。PEPCK按照其在细胞内的定位不同分为2个亚型，即胞浆型PEPCK和线粒体型PEPCK分别用CPEPCKMPEPCK表示，它们有类似的动力学性能和大致相同的分子量，但编码的基因不同。这2种亚型的PEPCK在细胞内的分布多少因物种和器官而异。在人和鸡中，CPEPCK和MEPCK的比例基本相同，在兔和仓鼠中，PEPCK的活性主要是MPEPCK，但是在大鼠肝脏中，MEPCK
4、的比例很少。在哺乳动物，CPEPCK主要表达在肝、消化道、肾和脂肪组织，它的转录受各种营养状态和病理状态的影响，如高蛋白食物、饥饿、甲状腺机能亢进和糖尿病等都影响其表达。CPEPCK是不仅是糖异生途径的重要限速酶，也是调节脂肪异生途径也叫三酰甘油异生途径关键酶。MPEPCK属于构成性表达，不受营养状态和激素的调节。12鱼类PEPCK研究现状研究表明，在哺乳动物进食含大量糖类的饲料时，肝中PEPCK水平大幅度下降，禁食或饲以高蛋白低糖日粮时，则可使其水平提高，并且PEPCK活性的调节主要表现在转录水平。但由于鱼类对碳水化合物的利用率不高，因此对该基因的研究资料仅见于少数几种鱼，目前已分离克隆了虹
5、鳟ONCORHYNWHUSMYKISS、大西洋鲑SALMONSALAR、斑马鱼DANIORERIO、黑青斑河豚TETRAODONNIGROVIRIDIS、金头鲷SPARUSAURATA、鲤鱼CYPRINUSCARPIO的PEPCKCDNA全序列或部分序列，并对其序列进行比较，研究该基因的组织表达特性以及在不同饲料配方情况下的表达。另外，从对肉食性虹鳟、大西洋鲑和鲈鱼的研究结果发现，在这些肉食性鱼类中，该基因的表达与饲料中碳水化合物含量无关。鱼体内的葡萄糖是由非碳水化合物产生的，而体内持续内源性葡萄糖的生成使鲈鱼等肉食性鱼对饲料中碳水化合物利用率降低。对鲤鱼的研究显示，该酶在摄食后的6H和24H
6、表达没变化，投喂含碳水化合物饲料比不含碳水化合物饲料该基因的表达有所降低，但差异不显著。由于PEPCK不存在别构调控和翻译后修饰调控，因而对其转录水平的调节是对该酶活性调节的重要方式。对于哺乳动物的CPEPCK的研究发现，许多激素包括胰高血糖素、甲状腺素、糖皮质激素和视黄酸均可以提高它的表达，而胰岛素不仅可以抑制它的本底表达，还抑制由这些激素引起的表达。对虹鳟的研究结果发现，其MPEPCK一直有很高的表达，而且与鱼的营养状况无关，与饲料中碳水化合物含量也无关，可能的原因是鱼类的MPEPCK与哺乳动物的MPEPCK一样，也是构成性表达，不受营养因素的影响。另外，由于参与糖异生的另外2个调节酶6磷
7、酸葡萄糖酶在虹鳟中也不受饲料中碳水化合物含量的影响，1，6二磷酸果糖酶在大西洋鲑，河鲈中也不受影响，推测可能与肉食性鱼类在自然界并不摄取碳水化合物有关。2前景展望PEPCK作为糖代谢中重要的限速酶，在鱼类利用碳水化合物的过程中起了重要的作用，相反这些酶的活性和表达也受到饲料中碳水化合物水平的影响。就目前国内外对一些鱼类的研究可知，碳水化合物对鱼类PEPCK的影响还没有统一定论。总之，对鱼类糖代谢酶的研究是比较复杂的，不同食性的鱼类以及同种鱼类不同的生长阶段、生长环境等都对其有不同的影响。研究重要的糖代谢酶PEPCK对进一步研究其在鱼类糖代谢和脂代谢的功能奠定了基础。同时这些研究也可提供肉食性鱼
8、类糖代谢特性的基础资料，也可为今后饲料中添加适宜碳水化合物取代部分蛋白质提供可行性依据，在水产养殖中具有一定的实际意义，但是这一领域还存在很多空白点，有待于进一步研究。参考文献1戈贤平,俞菊华,吴婷婷,等翘嘴红鲌PEPCK基因的克隆和序列分析J中国水产科学GEXIANPING,YUJUHUA,WUTINGTING,ETALMOLECULARCLONINGANDCHARACTERANALYSISOFCDNAOFPHOSPHOENOLPYRUVATECARBOXYKINASEPEPCKINERYTHROCULTERILISHAEFORMISJJFISHSCICHINA,2006,133389396
9、2HANSONRW,RESHEFLREGULATIONOFPHOSPHOENOLPYRUVATECARBOXYKINASEGTPGENEEXPRESSIONJANNUREVBIOCHEM,1997,665816113MATTEA,TARILW,GOLDIE,H,ETALSTRUCTUREANDMECHANISMOFPHOSPHOENOLPYRUVATECARBOXYKINASEJJBIOLCHEM,1997,272810581084PANRATS,PLAGNESJUANEBREQUEJ,ETA1HEPATICPHOSPHORENOLPYMVATCARTRAXYKINASEGENEEXPRESS
10、IONISNOTREPRESSEDBYDIETARYCARBOHYDRATESINRAINBOWTROUTOCORHYNCHUSMYKISSJJEXPBID2001,2043593655TRANULISMA,DREGNIO,CRISTOPHERSENBETA1AGLUCOKINASELIKEENZYMEINTHELIVEROFATLANTICSALMONSALMOSOLARJCOMPBIOCHEMPHYSIOL,1996,114B35396STRAUSBERGRL,FEINGOLDEA,GROUSEIHETA1GENERATIONANDINITIALANALYSISOFMORETHAN1500
11、0FULLLENGTHHUMANANDMOUSECDNASEQUENCESJPINENATLACADSCIUSA,2002,992616899169037PANSERATS,PLAGNESJUANEKAUSHIKSGLUCONEOGENICENZYMEGENEEXPRESSIONISDECREASEDBYDIETARYCARBOHYDRATESINCOMMONCARPCYPRINUSCARPIOANDGILTHEADSEABREWTSPARUSAURATAJBIOEHIMBIOPHYSACTA,2002,15791,35428俞菊华,夏德全,杨弘,等RACE法分离团头鲂生长抑素全长CDNA及其
12、序列测定J水产学报,2003,2765335399RESHEFL,OLSWANGY,CASSUTOH,ETALGLYCERONEOGENESISANDTHETRIGLYCERIDE/FATTYACIDCYCLEJJBIOLCHEM,2003,27833304133041610CHOICY,MINBH,JOPG,ETALMOLECULARCLONINGOFPEPCKANDSTRESSRESPONSEOFBLACKPORGYACANTHOPAGRUSSCHLEGELITOINCREASEDTEMPERATUREINFRESHWATERANDSEAWATERJGENCOMPENDOCRINOL,20
13、07,1521475311LIEBSCHERRS,RICHARDSRC,LEWISJM,ETALSEASONALFREEZERESISTANCEOFRAINBOWSMELTOSMERUSMORDAXISGENERATEDBYDIFFERENTIALEXPRESSIONOFGLYCEROL3PHOSPHATEDEHYDROGENASE,PHOSPHOENOLPYRUVATECARBOXYKINASE,ANDANTIFREEZEPROTEINGENESJPHYSIOLBIOCHEMZOOL,2006,79241142312MITHIEUXG,GAUTIERSTEINA,RAJASF,ETALCON
14、TRIBUTIONOFINTESTINEANDKIDNEYTOGLUCOSEFLUXESINDIVERENTNUTRITIONALSTATESINRATJCOMPBIOCHEMPHYSIOLBBIOCHEMMOLBIOL,2006143219520013WILTONRPUTILITIONOFDIETARYCARHYDRATEBYFISHJAQUACULTURE1994,124678014FMHMANMA,DUSHMK,MARTINGR,RAPIDPRODUCTIONOFFULLLENGTHCDNAFROMRARETRANSCRIPTSAMPLIFICATIONUSINGASINGLEGENES
15、PECIFICOLIGONUCLEOTIDEPRIMERJPROCNATLACADSCIUSA,1988,858998900215KIRCHNERS,KAUSHIKS,PANSERATSEFFECTOFPARTIALSUBSTITUTIONOFDIETARYPROTEINBYASINGLEGLUCONEOGENICDISPENSABLEAMINOACIDONHEPATICGLUCOSEMETABOLISMINRAINBOWTROUTONCORHYNCHUSMYKISSJCOMPBIOCHEMPHYSIOLAMOLINTEGRPHYSIOL,2003,134A233734716PANSERATS
16、,MDALEF,BRQUEJ,ETALLACKOFSIGNIFICANTLONGTERMEFFECTOFDIETARYCARBOHYDRATESONGLUCOSE6PHOSPHATASEEXPRESSIONINLIVEROFRAINBOWTROUTONCORHYNCHUSMYKISSJJNUTRBIOCHEM,2000,111222917李胜杰,白俊杰,刘碧莲,叶星,于凌云,全迎春,等大口黑鲈HEPCIDIN真核表达载体构建及表达的初步研究J淡水渔业,2009,392717518王秋艳,杜文娟,李继科,杨艳波,于波,等小鼠WNT一1基因真核表达载体构建及其在大鼠成肌细胞中的表达J国际病理科学与
17、临床杂志,2009,29319620119王春红,周秀梅,刘辉,黎江,钱其军,等小鼠SOX2基因的克隆及其原核表达载体构建J浙江理工大学学报,2010,27229720220BORREBAEKB,CHRISTOPHERSENBHEPATICGLUCOSEPHOSPHORYLATIONACTIVITIESINPERCHPERCAFLUVIATILISAFTERDIETARYTREATMENTSJCOMPBIOCHEMPHYSIO,2000,125338739321SANGIAOALVARELLOSS,ARJONAFJ,MARTINDELRIOMP,ETALTIMECOURSEOFOSMOREGU
18、LATORYANDMETABOLICCHANGESDURINGOSMOTICACCLIMATIONINSPARUSAURATUSJJEXPBIOL,2005,208PT224291430422SWOFFORDDLPAUPPHYLOGENETICANALYSISUSINGPAMIMONYANDOTHERMETHODSMVERSION4,SUNDERLANDSINAUERASSOCIATES,199823COOKJS,WELDONSL,GARCIARUIZJP,ETA1NUCLEOTIDESEQUENCEOFTHEMRNAENCODINGTHECYTOSOLICFORMOFPHOSPHOENOLPYRUVATECARBOXYKINASEGTPFR0L1LTHECHICKENJPROCNATLACADSCIUSA,1986,8320,7583758724曲宪成,崔严慧,周正峰,等团头鲂促性腺激素GTHII3亚基基因5端启动子区克隆及表达载体构建J水生生物学报,2008,32455856725LUCASPC,GRANNERDKHORMONERESPONSEDOMAINSINGENETRANSCRIPTIONJANNUREVBIOCHEM,1992,6111311173
